面向数据报编程-UDP协议

目录

前言：

1.UDP协议API

1.1UDP编程原理

1.2DatagramSocket类

（1）DatagramSocket构造方法

（2）DatagramSocket普通方法

1.3DatagramPacket类

（1）DatagramPacket构造方法

（2）DatagramPacket普通方法

1.4InetSocketAddress类

2.代码案例

2.1服务器端

2.2客户端

2.3运行结果

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前言：

在网络编程-002节中已经介绍了有关传输层UDP协议的基本知识，本节不再介绍有关UDP协议的基础内容，主要讲UDP协议的重点API及其使用方法，通过案例的形式完善。

序列：网络编程 - 003

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1.UDP协议API

1.1UDP编程原理

 对于UDP协议来说，具有无连接，面向数据报的特征，即每次都是没有建立连接，并且一次发送全部数据报，一次接收全部的数据报。

Java中使用UDP协议通信，主要基于DatagramSocket类来发送或接收数据报套接字，并使用DatagramPacket作为创建的UDP数据报，DatagramPacket类对象就是UDP协议中Socket的数据报。

1.2DatagramSocket类

DatagramSocket是UDP Socket，用于发送和接收UDP数据报。

（1）DatagramSocket构造方法

构造方法如下：

构造方法	方法说明
DatagramSocket()	创建一个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机一个随机端口(一般用于客户端)
DatagramSocket(int port)	创建一个UDP数据报套接字的Socket，绑定到本机指定的端口(一般用于服务端)

（2）DatagramSocket普通方法

普通方法如下：

方法	方法说明
void receive(DatagramPacket p)	从此套接字接收数据报(如果没有接收到数据报，该方法会阻塞等待)
void send(DatagramPacket p)	从此套接字发送数据报包(不会阻塞等待，直接发送)
void close()	关闭此数据报套接字

1.3DatagramPacket类

（1）DatagramPacket构造方法

构造方法如下：

构造方法	方法说明
DatagramPacket(byte[] buf , int length)	构造一个DatagramPacket以用来接收数据报，接收的数据保存在字节数组(第一个参数buf)中，接收指定长度(第二个参数length)
DatagramPacket(byte[] buf , int offset , int length , SocketAddress address)	构造一个DatagramPacket以用来发送数据报，发送的数据为字节数组(第一个参数buf)中，从offset到指定长度(第三个参数length)。address指定目的主机的IP和端口号

其中buf数组为输出型参数，offset默认为零，可以省略。

（2）DatagramPacket普通方法

普通方法如下：

方法	方法说明
InetAddress getAddress()	从接收的数据报中，获取发送端主机IP地址；或从发送的数据报中，获取接收端主机IP地址
int getPort()	从接收的数据报中，获取发送端主机的端口号；或从发送的数据报中，获取接收端主机端口号
byte[] getData()	获取数据报中的数据

1.4InetSocketAddress类

 构造UDP发送的数据报时，需要传入SocketAddress，该对象可以使用InetsocketAddress来创建。

InetSocketAddress（SocketAddress 的子类）构造方法：

方法	方法说明
InetSocketAddress(InetAddress addr , int port)	创建一个Socket地址，包含IP地址和端口号

2.代码案例

 利用传输层的UDP协议，我们可以实现一个实例。在Idea控制台手动输入字符串内容，从客户端发送给服务器端，然后服务器端不做任何处理，直接再次返回给客户端同样的字符串。

2.1服务器端

代码如下：

public class EchoServer {//服务器端
    //1、创建一个DatagramSocket对象
    DatagramSocket socket = null;
    public EchoServer(int port) throws SocketException {//服务器端需要自己指定端口号
        socket = new DatagramSocket(port);//这么写就是手动指定端口号
        //socket = new DatagramSocket();//这么写就是系统自动分配端口号
    }

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器启动...");
        while (true){
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);
            //requestPacket这个对象是用来承载数据的，在创建的时候需要创建一块内存空间来保存数据
            socket.receive(requestPacket);
            //当前完成的receive之后，数据是以二进制的形式存储到DatagramPacket中
            //还需要把这个二进制的数据转化成字符串的形式
            String request = new String(requestPacket.getData(),0,requestPacket.getLength());
            //范围为0到requestPacket.getLength()，requestPacket.getLength()表示数据的真实长度
            //2、根据请求，计算响应（服务器端最核心的作用）
            String response = process(request);
            //3、把响应写回到客户端
            //搞一个响应对象，DatagramPacket
            //把DatagramPacket构造刚才的数据，再通过send返回
            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(),
                    0,
                    response.getBytes().length,
                    requestPacket.getSocketAddress());//指定数据内容，同时指定数据要发给谁
            socket.send(responsePacket);
            //4、打印一个日志，把这次的数据交互的详情给打印出来
            System.out.printf("[%s:%d] req = %s,resp = %s\n",
                    responsePacket.getAddress().toString(),
                    responsePacket.getPort(),
                    request,
                    response);
        }
    }
    public String process(String request) {//请求是啥样，响应就是啥样
        //回转响应的方法
        return request;
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        EchoServer server = new EchoServer(9090);//实例测试
        server.start();
    }
}

2.2客户端

代码如下：

public class EchoClient {//客户端
    private DatagramSocket socket = null;
    private String serverIP = "";
    private int serverPort = 0;
    public EchoClient(String ip,int port) throws SocketException {
        //创建这个对象不能手动指定端口
        socket = new DatagramSocket();
        //由于 UDP自身不会持有对端信息，就需要在应用程序里，把对端的情况给记录下来
        //这里咱们主要记录对端的ip和端口
        serverIP = ip;
        serverPort = port;
    }
    public void start() throws IOException {
        System.out.println("客户端启动...");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while (true){
            //1、控制台读取数据，作为请求
            System.out.println(" -> ");
            String request = scanner.next();
            //2、把请求的内容构造成DatagramSocket对象，发送给服务器
            DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(),
                    request.getBytes().length,
                    InetAddress.getByName(serverIP),
                    serverPort);
            socket.send(requestPacket);
            //3、尝试获取服务器响应
            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);
            socket.receive(responsePacket);
            //4、把响应给转换出字符串，并显示出来
            String response = new String(responsePacket.getData(),
                    0,
                    responsePacket.getLength());
            System.out.println(response);
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        EchoClient client = new EchoClient("127.0.0.1",9090);
        client.start();
    }
}

2.3运行结果

在同时运行服务器端和客户端两段代码后，在客户端的控制台输入字符串，结果如图所示：

客户端：

服务器端：

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以上便是对传输层的UDP协议API介绍，并举例说明了UDP协议的具体用法。